CN106786475A - 配网混连接地运行的接地状态识别及消弧线圈控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网混连接地运行的接地状态识别及消弧线圈控制方法，接地状态识别方法根据电网采集电气参数识别配电网络状态，能够准确地识别出配网混联接地系统的接地状态，该方法思想新颖、流程清晰、操作简单、实用性强，填补了国内配电网络接地方式识别的空白；消弧线圈控制方法在得到配网混联接地系统的接地状态的基础上进行消弧线圈调节控制并可以对混合并联接地方式进行提前预警处理，能够减小消弧线圈的机械磨损，及时控制消弧线圈处于静止状态，延长消弧线圈的使用寿命，能够减小消弧线圈机械部分损耗，能够减小因为对地电容增大发生事故的几率。

Description

配网混连接地运行的接地状态识别及消弧线圈控制方法

技术领域

本发明涉及配网的中性点接地技术，具体涉及一种配网混连接地运行的接地状态识别及消弧线圈控制方法。

背景技术

当前，我国城市配电网主要采用中性点经消弧线圈接地方式。但随着城市化规模的增大，电缆用量的增多，电容电流增长很快，于是，许多变电站选择了采用电阻接地方式。通常这两种接地方式独立运行，互不相干。但由于对供电可靠性的要求，为确保供电可靠性指标，许多地方就采用了手拉手供电措施，以确保当某种原因导致一个变电站失压时立即合上联络断路器而由另一个变电站供电。从而使得原本独立运行的系统有可能出现两种不同的接地方式的变电站合环运行(简称混连运行)的现象，从而形成包括并联的消弧线圈和电阻两种接地方式的配网混联接地系统。

对于配网混联接地系统而言，混连运行是一种全新的运行方式，它较以往的单一的小电阻接地方式或消弧线圈接地方式都有差异。同时，它也是一种非正常的运行方式，由于是两个原本单独的系统并联运行，其对地电容电流增大很多(最大的可能会增加一倍)。混联后消弧线圈为了到达新的平衡位置，会重新进入调谐流程，而且调谐的范围特别大，可能即使调到极限位置，也没法平衡混联系统的电容电流。一旦故障消除，又恢复到原来的小系统，电容电流大大减小，消弧线圈又要回调。这样大范围的反复调整会造成机械系统的磨损，缩短消弧线圈的使用寿命。因此，为减小消弧线圈的机械磨损，亟需研究一种消弧线圈运行模式的辨识方法，以期能及时控制消弧线圈处于静止状态，延长其使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对在配电网络同时采用消弧线圈和电阻并联混合接地，对地电容电流的急剧增加，混合并联后调谐范围加大，将进一步增加消弧线圈机械系统额磨损问题，本发明提供一种配网混连接地运行的接地状态识别方法，根据电网采集电气参数识别配电网络状态，能够准确地识别出配网混联接地系统的接地状态，该方法思想新颖，流程清晰,操作简单，实用性强，填补了国内配电网络接地方式识别的空白；进一步地，本发明还提供一种配网混联接地系统的消弧线圈控制方法，在得到配网混联接地系统的接地状态的基础上进行消弧线圈调节控制并可以对混合并联接地方式进行提前预警处理，能够减小消弧线圈的机械磨损，及时控制消弧线圈处于静止状态，延长消弧线圈的使用寿命，能够减小消弧线圈机械部分损耗，能够减小因为对地电容增大发生事故的几率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种配网混连接地运行的接地状态识别方法，实施步骤包括：

1)测量配网的输出电压U_o和电感支路电流I_L，所述电感支路电流I_L具体是指流经配网混联接地系统中消弧线圈的电流，所述配网混联接地系统包括并联的消弧线圈和电阻；

2)根据输出电压U_o和电感支路电流I_L计算配网的容抗Z_C；

3)根据容抗Z_C计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v；

4)根据脱谐度v计算配网的位移电压U₀；

5)将配网的位移电压U₀和预设的位移电压阈值进行比较，如果位移电压U₀大于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于消弧线圈接地状态，否则如果位移电压U₀小于或等于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于混连接地状态。

优选地，步骤2)中计算配网的容抗Z_C的函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，Z_C表示配网的容抗，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。

优选地，步骤2)中计算配网的容抗Z_C的函数表达式如式(1-1)所示；

式(1-1)中，Z_C表示配网的容抗，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，e表示配网的不平衡电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。

优选地，步骤3)计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v的函数表达式如式(2)所示；

式(2)中，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，Z_L表示消弧线圈阻抗，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。

优选地，步骤3)计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v的函数表达式如式(2-1)所示；

式(2-1)中，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，e表示配网的不平衡电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流，Z_L表示消弧线圈阻抗。

优选地，步骤4)计算配网的位移电压U₀的函数表达式如式(3)所示；

式(3)中，U₀表示位移电压，e表示配网的不平衡电压，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，d为配网的线路结构阻尼率。

进一步地，本发明还提供一种配网混连接地运行的消弧线圈控制方法，实施步骤包括：

S1)采用本发明前述的配网混连接地运行的接地状态识别方法识别出配网混联接地系统的接地状态，当配网混联接地系统处于混连接地状态时执行步骤S2)；当配网混联接地系统处于消弧线圈接地状态时执行步骤S3)；

S2)判断消弧线圈的控制器是否带有消弧线圈脱谐度控制功能，如果控制器带有消弧线圈脱谐度控制功能，则停止对消弧线圈的脱谐度控制，否则，将控制器退出；

S3)判断消弧线圈的控制器是否带有消弧线圈脱谐度控制功能，如果控制器带有消弧线圈脱谐度控制功能，则恢复对消弧线圈的脱谐度控制，否则，将控制器投入。

本发明配网混连接地运行的接地状态识别方法具有下述优点：

1、本发明通过测量配网的输出电压U_o和电感支路电流I_L，根据输出电压U_o和电感支路电流I_L计算配网的容抗Z_C；根据容抗Z_C计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v；根据脱谐度v计算配网的位移电压U₀；将配网的位移电压U₀和预设的位移电压阈值进行比较，如果位移电压大于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于消弧线圈接地状态，否则如果位移电压小于或等于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于混连接地状态，能够根据电网采集电气参数识别配电网络状态，能够准确地识别出配网混联接地系统的接地状态，采用本发明对配电网络接地方式进行状态识别，对混合并联接地方式进行提前预警处理，以减小消弧线圈机械部分损耗部分，本发明一方面对并联接地状态进行了预估处理，可以减小消弧线圈机械部分损耗，另一方面可以减小因为对地电容增大发生事故的几率，本发明思想新颖、流程清晰、操作简单、实用性强，填补了国内配电网络接地方式识别的空白。

本发明配网混连接地运行的消弧线圈控制方法具有下述优点：本发明配网混连接地运行的消弧线圈控制方法包含采用本发明配网混连接地运行的接地状态识别方法识别出配网混联接地系统的接地状态，在得到配网混联接地系统的接地状态的基础上进行消弧线圈调节控制并可以对混合并联接地方式进行提前预警处理，能够减小消弧线圈的机械磨损，及时控制消弧线圈处于静止状态，延长消弧线圈的使用寿命，能够减小消弧线圈机械部分损耗，能够减小因为对地电容增大发生事故的几率。

附图说明

图1为本发明实施例一接地状态识别方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例一配网混联接地系统的等效电路示意图。

图3为本发明实施例一消弧线圈控制方法的基本流程示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例配网混连接地运行的接地状态识别方法的实施步骤包括：

1)测量配网的输出电压U_o和电感支路电流I_L，电感支路电流I_L具体是指流经配网混联接地系统中消弧线圈的电流，配网混联接地系统包括并联的消弧线圈和电阻；由于配电网络电压电流较大，适合采用电压电流互感器，同步获取电力系统电感电流和输出电压，同时大电压、大电流能够很好的克服互感器的非线性，便能够更加精准的转换电压和电流；

2)根据输出电压U_o和电感支路电流I_L计算配网的容抗Z_C；

3)根据容抗Z_C计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v；消弧线圈的脱谐度v表征偏离谐振状态的程度，可以用来描述消弧线圈的补偿程度；

4)根据脱谐度v计算配网的位移电压U₀；

5)将配网的位移电压U₀和预设的位移电压阈值进行比较，如果位移电压U₀大于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于消弧线圈接地状态，否则如果位移电压U₀小于或等于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于混连接地状态。

配网混联接地系统的等效电路如图2所示，其中L为消弧线圈的等效电感，r为消弧线圈的等效电阻，e为系统的不平衡电压，C为系统的接地电容，R为中性点接地电阻，I_L为电感支路电流，I_C为电容支路电流，Uo为输出电压。参见图2，配网混联接地系统的可等效为三条支路，且三条支路之间并联连接，第一条支路中串联有中性点接地电阻R，第二条支路中串联有消弧线圈的等效电感L以及消弧线圈的等效电阻r，第三条支路中串联串联有系统的不平衡电压e和系统的接地电容C。

本实施例中，步骤2)中计算配网的容抗Z_C的函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，Z_C表示配网的容抗，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。式(1)为消弧线圈接地运行方式配电网络系统的近似容抗计算式，利用时不变线性系统满足基尔霍夫电压电流，在单一连接系统模型下列出方程式(1)求取容抗Z_C的大小。

本实施例中，步骤3)计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v的函数表达式如式(2)所示；

式(2)中，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，Z_L表示消弧线圈阻抗，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。本实施例采用式(2)近似计算脱谐度v并对结果取绝对值处理。

本实施例中，步骤4)计算配网的位移电压U₀的函数表达式如式(3)所示；

式(2-1)中，U₀表示位移电压，e表示配网的不平衡电压，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度(与消弧线圈电感值X_L和系统对地容抗值Xc有关，反应消弧线圈对电网的补偿状态)，d为配网的线路结构阻尼率(与线路结构参数有关，正常电网的阻尼率约为2％～5％)。

配网的位移电压U₀和预设的位移电压阈值之间的差值较小，反映系统处于消弧线圈接地状态，结合式(1)时计算出的容抗大小，调节消弧线圈，亦可减小消弧线圈的机械部分的损耗，如果相差值较大，反映系统处于混连接地状态，需及时通知工作人员进行处理，同时停止消弧线圈的调节(停止消弧线圈转动)，以减小消弧线圈机械部分的损耗。

如图3所示，本实施例配网混连接地运行的消弧线圈控制方法的实施步骤包括：

S1)采用本实施例配网混连接地运行的接地状态识别方法识别出配网混联接地系统的接地状态，当配网混联接地系统处于混连接地状态时执行步骤S2)；当配网混联接地系统处于消弧线圈接地状态时执行步骤S3)；

S2)判断消弧线圈的控制器是否带有消弧线圈脱谐度控制功能，如果控制器带有消弧线圈脱谐度控制功能，则停止对消弧线圈的脱谐度控制，否则，将控制器退出；

S3)判断消弧线圈的控制器是否带有消弧线圈脱谐度控制功能，如果控制器带有消弧线圈脱谐度控制功能，则恢复对消弧线圈的脱谐度控制，否则，将控制器投入。

需要说明的是，本实施例配网混连接地运行的消弧线圈控制方法为在本实施例配网混连接地运行的接地状态识别方法基础上做出的进一步改进，但是本实施例配网混连接地运行的消弧线圈控制方法的实现并不依赖于本实施例中该特定的接地状态识别方法。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为步骤2)中计算配网的容抗Z_C的函数表达式不同，本实施例中，步骤2)中计算配网的容抗Z_C的函数表达式如式(1-1)所示；

式(1-1)中，Z_C表示配网的容抗，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，e表示配网的不平衡电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。式(1-1)所示函数表达式为理论上配电网络系统容抗计算式，式(1-1)计算得到的结果比式(1)计算得到的结果大。

实施例三：

本实施例与实施例一基本相同，其主要不同点为步骤3)计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v的函数表达式不同，本实施例中，步骤3)计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v的函数表达式如式(2-1)所示；

式(2-1)中，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，e表示配网的不平衡电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流，Z_L表示消弧线圈阻抗。本实施例采用式(2-1)所示函数表达式计算脱谐度v的理论值并对结果取绝对值处理，式(2-1)计算得到的结果比式(2)计算得到的结果大。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种配网混连接地运行的接地状态识别方法，其特征在于实施步骤包括：

1)测量配网的输出电压U_o和电感支路电流I_L，所述电感支路电流I_L具体是指流经配网混联接地系统中消弧线圈的电流，所述配网混联接地系统包括并联的消弧线圈和电阻；

2)根据输出电压U_o和电感支路电流I_L计算配网的容抗Z_C；

3)根据容抗Z_C计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v；

4)根据脱谐度v计算配网的位移电压U₀；

5)将配网的位移电压U₀和预设的位移电压阈值进行比较，如果位移电压U₀大于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于消弧线圈接地状态，否则如果位移电压U₀小于或等于预设的位移电压阈值，则判定配网混联接地系统处于混连接地状态。

2.根据权利要求1所述的配网混连接地运行的接地状态识别方法，其特征在于，步骤2)中计算配网的容抗Z_C的函数表达式如式(1)所示；

$Z_C=\frac{U_{o1}-U_{o2}}{i_{L1}-i_{L2}}---\left(1\right)$

式(1)中，Z_C表示配网的容抗，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。

3.根据权利要求1所述的配网混连接地运行的接地状态识别方法，其特征在于，步骤2)中计算配网的容抗Z_C的函数表达式如式(1-1)所示；

$Z_c=\frac{U_{o1}-U_{o2}}{\frac{U_{o1}}{e}{i}_{L1}-\frac{U_{o2}}{e}{i}_{L2}}---(1-1)$

式(1-1)中，Z_C表示配网的容抗，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，e表示配网的不平衡电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。

4.根据权利要求1所述的配网混连接地运行的接地状态识别方法，其特征在于，步骤3)计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v的函数表达式如式(2)所示；

$v=\frac{i_{L1}-i_{L2}-\frac{1}{Z_L}(U_{o1}-U_{o2})}{i_{L1}-i_{L2}}---\left(2\right)$

式(2)中，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，Z_L表示消弧线圈阻抗，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流。

5.根据权利要求1所述的配网混连接地运行的接地状态识别方法，其特征在于，步骤3)计算接地混联系统中消弧线圈的脱谐度v的函数表达式如式(2-1)所示；

$v=\frac{\frac{U_{o2}}{e}{i}_{L1}-\frac{U_{o1}}{e}{i}_{L2}-\frac{1}{Z_L}(U_{o1}-U_{o2})}{\frac{U_{o2}}{e}{i}_{L1}-\frac{U_{o1}}{e}{i}_{L2}}---(2-1)$

式(2-1)中，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，消弧线圈档位包括档位1和档位2，U_o1表示消弧线圈处于档位1时的中性点位移电压，U_o2表示消弧线圈处于档位2时的中性点位移电压，e表示配网的不平衡电压，i_L1表示消弧线圈处于档位1时的消弧线圈电流，i_L2表示消弧线圈处于档位2时的消弧线圈电流，Z_L表示消弧线圈阻抗。

6.根据权利要求1所述的配网混连接地运行的接地状态识别方法，其特征在于，步骤4)计算配网的位移电压U₀的函数表达式如式(3)所示；

$U_0=\frac{\left|e\right|}{\sqrt{v^2+d^2}}---\left(3\right)$

式(3)中，U₀表示位移电压，e表示配网的不平衡电压，v表示接地混联系统中消弧线圈的脱谐度，d为配网的线路结构阻尼率。

7.一种配网混连接地运行的消弧线圈控制方法，其特征在于实施步骤包括：

S1)采用权利要求1～6中任意一项所述的配网混连接地运行的接地状态识别方法识别出配网混联接地系统的接地状态，当配网混联接地系统处于混连接地状态时执行步骤S2)；当配网混联接地系统处于消弧线圈接地状态时执行步骤S3)；

S2)判断消弧线圈的控制器是否带有消弧线圈脱谐度控制功能，如果控制器带有消弧线圈脱谐度控制功能，则停止对消弧线圈的脱谐度控制，否则，将控制器退出；

S3)判断消弧线圈的控制器是否带有消弧线圈脱谐度控制功能，如果控制器带有消弧线圈脱谐度控制功能，则恢复对消弧线圈的脱谐度控制，否则，将控制器投入。